Анализ локальных Обработка сети с помощью Multi-контакт Ламинарный электрода Запись

Общая цель данной процедуры состоит в том, чтобы описать методологию, которая позволит нам изучить, как отдельные нейроны и локальные полевые потенциалы в различных корковых слоях первичной зрительной коры. В коде сенсорная информация. Процедура начинается с описания конструкции системы микропривода, управляемой компьютером, и использования многоконтактного ламинарного электрода для записи в первичную зрительную кору.

Следующим шагом является реализация парадигмы потенциала вызванного отклика после того, как электрод был продвинут к целевой области мозга. После этого анализ плотности источника тока используется для идентификации корковых слоев в соответствии с инверсией полярности, сопровождаемой конфигурацией источника синхронизации. Заключительным этапом процедуры является выполнение картирования рецептивного поля и анализ различий в нейронной активности в ответ на визуальную стимуляцию.

В конечном счете, могут быть получены результаты, которые показывают специфические для слоя изменения в кодировании сенсорной информации. Здравствуйте, меня зовут Сара Иглман, и я аспирант Медицинской школы Техасского университета в Хьюстоне. Основное преимущество этого метода по сравнению с существующими методами, такими как многоэлектродные матрицы, заключается в том, что U-зонд может регистрировать нейронную активность на многих миллиметрах коры одновременно за одно проникновение.

Здравствуйте, меня зовут Брайан Хансен. Я аспирант и работаю в Медицинской школе Техасского университета в Хьюстоне. Этот метод может ответить на ключевые вопросы в области нейробиологии, исследуя, обрабатывается ли информация ламинарным специфическим образом, и если да, то каким образом.

Чтобы сконструировать главный электродный привод в сборе, сначала соберите необходимые инструменты и детали, включая направляющие трубки, направляющую проволоку, полный комплект Dremel, набор инструментов и деталей, а также U-образный щуп. Измерьте направляющие трубки таким образом, чтобы при подключении к записывающему устройству они были достаточно длинными, чтобы опираться на верхнюю часть твердой мозговой оболочки, не повреждая ее. Далее, после измерения глубины записывающей камеры, обрежьте направляющие трубки на измеренную длину примерно пять-семь сантиметров, одновременно разрезая направляющие трубки.

Старайтесь, чтобы внутрь трубки не попадали металлические осколки. Используйте жесткую проволоку меньше, чем внутренний диаметр направляющей трубы, чтобы удалить любые металлические фрагменты внутри трубки. Затем поместите сетку имен в базу имен.

Затяните зажимной винт и винт решетки. Затем определите интересующую область записи и расположите башни микродисковода над этой областью. После того, как интересующая область будет определена, проведите направляющую трубку через нижнюю часть сетки, пока она не окажется примерно на один-два миллиметра за пределами камеры с именем.

Затем соберите по два зажима на каждой башне микропривода NA. Двигатель приводит в движение верхний зажим, в то время как нижний зажим может быть либо зафиксирован на месте, либо ослаблен. Верхний зажим крепится к усиливающей трубке U-образного щупа.

Прикрепите нижний зажим к направляющей трубе и нанесите небольшое количество суперклея, чтобы закрепить направляющую трубку на месте. Два зажима обеспечивают стабильность и точность системы. Осторожно совместите кончик U-образного щупа с верхней частью направляющей трубки и пропустите U-образный щуп через направляющую трубку, пока не сможете закрепить башню на основном основании.

Отрегулируйте положение башни с помощью винта с накатанной головкой, чтобы не было дополнительного натяжения U-образного щупа или направляющей трубки. Поместите систему имен на основание цилиндра и подключите кабели двигателя к соответствующим башням. Если вы используете несколько башен, для различения кабелей двигателя и башен используются стяжки с цветовой кодировкой, используйте программное обеспечение с названием, чтобы начать продвижение U-образного датчика, либо установив целевое положение, которое автоматически перемещает U-образный датчик к этому месту, либо щелкнув вниз по интерфейсу программного обеспечения с названием, переместите U-образный датчик так, чтобы как минимум 10 миллиметров наконечника проходило через направляющую трубу за концом название палаты.

Стерилизуйте U-образный зонд, поместив его в активированный раствор альдегида на 20-30 минут перед тем, как прикрепить именную основу к имплантированной записывающей камере. После этого промойте U щуп и название основания стерильной водой нулевой. Программное обеспечение имени размещается путем втягивания U-образного щупа так, чтобы наконечник находился прямо внутри направляющей трубки в программном обеспечении.

Нажмите на ноль всех позиций. Прикрепите именную основу к имплантированной записывающей камере и затяните все четыре винта. Затем выровняйте основание в соответствии со штифтом, который находится сбоку от записывающей камеры.

Снова затяните все четыре винта и убедитесь, что основание имени надежно прикреплено к записывающей камере. Чтобы подготовиться к предварительной записи, U-образный пробник заземляется и считается плавающим в соответствии с инструкциями по заземлению и опорной привязке. Это достигается путем размещения проволочной прикрепленной перемычки.

На нижних разъемах головные каскады крепятся к U-образному разъему зонда, а затем подключаются и заземляются кабели усилителя. U-образный зонд изначально продвигается примерно на один-два миллиметра быстрым и сильным образом. Установите параметр скорости в диапазоне от 0,1 до 0,2 миллиметра в секунду, а шаг глубины — от 0,2 до 0,3 миллиметра.

Эти значения гарантируют, что U-образный зонд способен чисто проколоть твердую мозговую оболочку, что является важным первым шагом в записи. Пройдя через твердую мозговую оболочку, уменьшите скорость до 0,50-0,1 миллиметра в секунду и уменьшите шаг глубины до 0,5-0,1 миллиметра. Цель состоит в том, чтобы продвигать U-образный зонд как можно плавнее и медленнее, чтобы не повредить ткань.

Одним из признаков того, что зонд проник в мозг, является изменение амплитуды LFP, сопровождающееся снижением уровня шума для проверки того, что электрод охватывает все корковые слои, измерения изменения амплитуды в ответ на стимул белой вспышкой полного поля. Изменения амплитуды LFP во времени лежат в основе анализа потенциала вызванного отклика. Этот анализ обеспечивает основу для идентификации корковых слоев для идентификации корковых слоев.

Измерьте потенциал вызванной реакции во время задачи пассивной фиксации, подвергая объект воздействию черного экрана, который мигает белым в течение 100 миллисекунд, а затем возвращается к черному. Эта последовательность составляет одно испытание, которое повторяется 200 раз. Плекс на многоканальном процессоре сбора данных сохраняет все непрерывные сигналы данных непосредственно на регистрирующий компьютер через плату PCI компании Instruments PCI.

После сохранения данных приступайте к обработке сигналов для анализа плотности источника тока. Используйте программную коррекцию FP align, предоставленную Plex, для коррекции временных задержек в сигналах LFP, вызванных фильтрами в головных каскадах и платах предварительного усиления. На этом этапе данные передаются в MATLAB с помощью нейропроводника.

Каждый канал LFP фильтруется с помощью стандартных фильтров высоких и нижних частот с частотами среза 0,5 Гц и 100 Гц. После фильтрации каждого электродного контакта определите каждое испытание и усредните его по испытаниям, чтобы получить средний временной ряд LFP для каждого электродного контакта, затем организуйте каждый контакт в матрицу с амплитудой LFP в зависимости от времени, запустите набор инструментов ICSD в MATLAB, набрав CSD plotter в рабочей области. Учитывая, что частота дискретизации непрерывных данных составляет один килогерц, установите параметр DT равным одной миллисекунде.

Далее установим значение корковой проводимости равным 0,4 Сименс на метр, что приблизительно соответствует плотности источника тока в единицах нано-аналогов на кубический миллиметр, и изменим положение электродов в векторе от 0,1 на шаг от 0,1 до 1,6, что является общим количеством контактов. Когда все параметры будут вставлены, нажмите «Выполнить это». Просмотрите профиль CSD в интерфейсе плоттера CSD и вставьте его в новый рисунок.

Общие функции MATLAB, такие как image SC, могут использоваться для построения профиля слоя, а различные алгоритмы сглаживания и процедуры нормализации могут быть применены для представления данных CSD и сравнения идентификации слоя по часам и сеансам. Чтобы определить инверсию полярности, сопровождаемую конфигурацией источника приемника в основании четвертого слоя, сначала проверьте наличие первичного приемника в гранулированном слое. Используя ламинарный профиль CSD, найдите отрицательную полярность, вызванную стоком, на графике CSD.

Затем вычислите центр масс гранулированного стока. OID получается в результате анализа, состоящего из номера контакта и времени, когда синхронизация была наибольшей. Контакт с syn Centro служит эталоном гранулярного слоя на нуле микрометров.

Проанализируйте все контакты выше и ниже эталона и сгруппируйте их в один из трех возможных слоев. Над, гранулярный, зернистый и инфрагранулярный валидируют зернистый сток путем перетасовки положений электродов, оставляя височную область неизменной. После перетасовки матрица CSD вычисляет анализ OID.

Опять же, перетасовка электродного контакта в зависимости от глубины коры головного мозга должна разрушить любую ламинарную специфичность. Чтобы найти рецептивные поля, начните с представления на мониторе стимула обратной корреляции, где потенциально расположены рецептивные поля. Стимул состоит из четырех ориентационных ступеней под углом 45, 0, 90 и 135 градусов.

Выполните кластерный анализ на картах скорости срабатывания, чтобы определить местонахождение рецептивного поля. Во-первых, вычислим места максимальной скорострельности и их центроид для каждой временной задержки. Затем рассчитайте расстояния между Centro и этими местами с максимальной скорострельностью.

Вычислите карты скоростей возбуждения в каждом пространственном положении для задержек проводимости от 40 до 120 миллисекунд с интервалом в пять миллисекунд для каждого нейрона независимо. Найдите общее расстояние между OID и окружающими точками максимальной скорострельности при всех временных задержках. Рецептивное поле находится во временной задержке, которая минимизирует это расстояние.

Как только рецептивное поле найдено для каждой присутствующей клетки, стимул обратной корреляции Больше, чем все места рецептивного поля, перекрывающие все рецептивные поля в зарегистрированной популяции. График скорости срабатывания в реальном времени может быть использован для определения того, были ли определены правильные местоположения рецептивных полей. Наконец, отсортируйте формы спайковых волн с помощью автономной сортировочной программы plex on, которая реализует кластеризацию осциллограмм на основе таких параметров, как основные компоненты спайка, ширина долины и пиковые свойства.

Обязательно удалите сигнальные блоки, которые резко меняют реакцию, и оставьте только юниты со стабильной скоростью срабатывания для дальнейшего анализа, показанного здесь. В качестве примера можно привести анализ CSD при локализации корковых слоев по глубине коры головного мозга в зависимости от времени: положение сверхгранулярных, зернистых и инфрагранулярных слоев остается стабильным даже через четыре часа после начала сеанса записи. Трассировки CSD представляют собой среднее значение контактов, назначенных данному слою.

В этом примере зернистый слой претерпевает явное уменьшение амплитуды CSD примерно на 50 миллисекунд. Еще одним важным анализом при использовании ламинарного электрода является точная идентификация и локализация рецептивного поля нейронов. Источником этих графиков является точка фиксации, которая представляет собой маленький белый круг, отображаемый в центре черного экрана компьютера.

Цвет на этих графиках представляет скорость возбуждения каждого нейрона в ответ на динамический стимул обратной корреляции. На этом рисунке представлены два примера форм спайковых волн, изолированных в одном и том же канале. Кластерный анализ был выполнен с использованием принципиальных компонентных анализов и характеристик спайковых сигналов.

Средние формы спайковой волны показаны сплошной линией. Стандартные отклонения отображаются пунктирной линией. Пытаясь выполнить эти процедуры, важно помнить о необходимости осторожного продвижения вперед и дать достаточно времени, чтобы мозг достаточно успокоился после продвижения.

Обычно мы начинаем запись примерно через 30-45 минут после последней предварительной процедуры. Другие спектральные методы, такие как синхронизация LFP Power и Spike Field, могут быть использованы для изучения структуры сети внутри и между слоями коры головного мозга.